【正文】 概化為三角形，且排水過程線可近似為直線，其調(diào)洪庫容和泄流量之間的關(guān)系可按下式確定： q=QP（ 1Vt/Wp） q所需排水構(gòu)筑物的泄流量， m3/s； QP— 設(shè)計(jì)頻率 p 的洪峰流量， m3/s； 30 Vt— 某壩高時的調(diào)洪庫容， m3； Wp— 頻率為 p 的一次洪水總量， m3。 經(jīng)計(jì)算， 庫區(qū) 100 年一遇該尾礦庫經(jīng)調(diào)洪后 所需排洪構(gòu)筑物的泄量 q=179。 ()= 。 截洪溝所需 泄流量即 為其匯 水面積內(nèi) 的洪峰流 量，即q=。 尾礦庫排洪構(gòu)筑物泄流能力驗(yàn)算 1)該尾礦庫 庫區(qū) 匯水面積 ，設(shè)計(jì)采用排水斜槽 排水管形式排除庫內(nèi)洪水并兼用做尾礦回水。 排水斜槽及排水管斷面尺寸均為： B179。 H=179。 ，斜槽長 210m，排水管長 140m。 庫內(nèi)排水斜槽的泄流能力計(jì)算： 排水斜槽泄流能力計(jì)算 （ 1）初始條件下斜槽上水頭較小，按自由泄流計(jì)算： ①水位未超過蓋板上沿最高點(diǎn)時用下 式計(jì)算 : 2)c o t( t a sna Hgm ??? ??? ②水位超過蓋板上沿最高點(diǎn)時用下式計(jì)算： 21 Qb ?? 2)c o ( tt HgHbmQ ??? 其中 n? —— 淹沒系數(shù)，經(jīng)試算得 ?n? ； 1m —— 堰流量系數(shù)； ? —— 斜槽傾角； sH —— 自由泄流水頭， m； b —— 梯形堰的底寬，?sin21 hbb ??， m； tH —— 自由泄流水頭， m。 31 經(jīng)計(jì)算得： 庫水位 H(m) 泄流水頭 Ht(m) 泄流量 Q(m3/s) 0 0 （ 2）水位繼續(xù)升高，按半壓力流公式計(jì)算： bx gHmQ 22?? 其中 2m —— 孔口流量系數(shù)，拱形蓋板取 ； x? —— 排水斜槽斷面面積， m2； bH —— 半壓力流泄流水頭， m。 經(jīng)計(jì)算得： 庫水位 H(m) 泄流水頭 Ht(m) 泄流量 Q(m3/s) （ 3）水位繼續(xù)升高形成壓力流后，按壓力流計(jì)算： 壓力流公式： yc gHQ 2??? 式中 ? ???????? 2224322121 )3()(11pRC LgnpC lgggx????? 其中 c? —— 排水管出口斷面面積， m2； 32 yH —— 壓力流泄流水頭，米； 1? —— 排水斜槽末端局部水頭損失系數(shù)； l —— 排水斜槽的長度， m； xC —— 排水斜槽的謝才系數(shù)； xcP ???1 gcP ???2 x? —— 排水斜槽斷面面積， m2； 2? —— 排水管入口局部水頭損失系數(shù)； 3? —— 排水管斷面變化的局部水頭損失系數(shù)； 4? —— 排水管轉(zhuǎn)角局部水頭損失系數(shù)； gR —— 排水管的水力半徑； gC —— 排水管的謝才系數(shù)； L —— 排水管的長度， m。 經(jīng)計(jì)算得： 庫水位 H(m) 泄流水頭 Ht(m) 泄流量 Q(m3/s) 繪制庫內(nèi)斜槽 涵管泄流曲線如圖 51 所示： 33 圖 51 斜槽泄流曲線 即圖 中 abc 為其泄流能力曲線，由圖可知，槽上水深為 時 (此時庫水位 )泄流能力為 ，即大于應(yīng)泄流量，滿足調(diào)洪要求。 2)截洪溝泄流能力計(jì)算 截洪溝以上匯水面積為 ， 截洪溝從尾礦庫東側(cè) 高程處開始，至西側(cè)溝谷處 高程， 總長 約 400m，凈斷面為底寬、頂寬 、深 的倒梯形漿砌石結(jié)構(gòu) 。 截洪溝泄流能力按照明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算： Q=AC(R178。 i)1/2 式中： A—— 截洪溝過水?dāng)嗝?面積， m2； C—— 謝才系數(shù)； R—— 水力半徑， m； i—— 截洪溝敷設(shè)坡度，取 。 計(jì)算得： 截洪溝內(nèi)水深為 時， Q=，滿足泄洪要求。 34 尾礦壩穩(wěn)定性分析 基本原理和方法 壩體的失穩(wěn)是部分土體沿某滑裂面滑動，通?；衙婕俣閳A弧形，本次設(shè)計(jì)的穩(wěn)定分析即采用瑞典圓弧法。該方法的基本假定如下： ⑴ 假定土坡穩(wěn)定性屬平面應(yīng)變問題，即可取其某一橫剖面為代表進(jìn)行分析計(jì)算； ⑵ 假定滑裂面為圓柱面；弧面上的滑動土體視為剛體，即 計(jì)算中不考慮滑體的內(nèi)部相互作用力； ⑶ 定義安全系數(shù)為滑裂面上所能提供的抗滑動力矩之和與外荷載及滑動土體在滑裂面上所產(chǎn)生的滑動力矩之比；所有力矩都以圓心o 為矩心； ⑷ 采用條分法進(jìn)行計(jì)算。 圖 53 瑞典圓弧法中垂直條塊受力情況示意圖 根據(jù)考慮孔隙壓力影響的方法不同，又分為有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法兩種。本次計(jì)算采用有效應(yīng)力法。 安全系數(shù) 安全系數(shù)對建設(shè)費(fèi)用和工程效益的影響巨大，采用多大的設(shè)計(jì)安全系數(shù)能保證主體工程的安全性，這就是工程設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵性問題。國家建設(shè)部發(fā)布了尾礦庫設(shè)計(jì)方面的 國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（ ZBJ190）第 條規(guī)定：壩坡抗滑穩(wěn)定的安全 35 系數(shù)不應(yīng)小于表 53。 壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) 表 53 工況 壩的級別 一 二 三 四、五 正常運(yùn)行 洪水運(yùn)行 特殊運(yùn)行 穩(wěn)定性分析方法 尾礦壩穩(wěn)定計(jì)算的荷載分下列五類，可根據(jù)不同運(yùn)行情況按表54 進(jìn)行組合： 一 .筑壩期正常高水位的滲透壓力； 二 .壩體自重； 三 .壩體及壩基中的孔隙壓力； 四 .最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力； 五 .地震荷載。 荷載的組合 表 54 荷載類別 荷載組合 1 2 3 4 5 正常運(yùn)行 總應(yīng)力法 有 有 有效應(yīng)力法 有 有 有 洪水運(yùn)行 總應(yīng)力法 有 有 有效應(yīng)力法 有 有 有 特殊運(yùn)行 總應(yīng)力法 有 有 有 有效應(yīng)力法 有 有 有 有 壩體穩(wěn)定計(jì)算公式： Kc=∑ Wicosα itg248。＋ cl/（∑ Wisinα i＋ Mc/R） 式中： Wi—— 各土條重量； 36 α i—— 過各土條中線的滑弧半徑與過滑弧圓心的法線間的夾角，度； R—— 滑弧長度； c、 248。—— 有效 應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 。 l—— 滑弧長度， m； Mc—— 作用在滑心中心的地震力矩， Mc=Ea， t178。 m； E—— 作用在滑動土體重心的水平地震慣性力； a—— 地震力至滑動中心的力臂。 邊界條件如下： 上游最高洪水位： ； 尾砂重度： 。 尾砂凝聚力： 。 尾砂內(nèi)摩擦角： 30176。 。 壩體土石重度： ； 壩體土石凝聚力： 10kPa； 壩體土石內(nèi)摩擦角： 25176。； 抗震設(shè)防烈度為：Ⅶ度。 穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果 滲流采用有限元分析法、邊坡穩(wěn)定分析采用推力傳遞法，計(jì)算軟件采用水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng) Auto (河海大學(xué) )計(jì)算結(jié)果 (詳見附錄Ⅰ )如下： 正常運(yùn)行： K=＞ 洪水運(yùn)行： K=＞ 特殊運(yùn)行： K=＞ 計(jì)算結(jié)果表明，按設(shè)計(jì)要求 建設(shè)和施工 的尾礦庫，在各個時期各種工況下壩體均能滿足規(guī)范規(guī)定的最小抗滑穩(wěn)定安全 系數(shù)的要求。 尾礦庫動態(tài)監(jiān)測和通訊設(shè)備配置可靠性分析 尾礦庫觀測設(shè)施 本 尾礦庫為五等庫，依據(jù)《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》 ZBJ190,可不設(shè) 37 觀測設(shè)施，尾礦壩堆積高度較小 ，本設(shè)計(jì)該尾礦庫不設(shè)壩體浸潤線觀測設(shè)施及位移觀測設(shè)施。 庫水位觀測 按《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在庫內(nèi)排（洪）水設(shè)施附近選擇適當(dāng)位置設(shè)置清晰醒目的水位觀測標(biāo)尺（鋼筋砼樁 水尺）標(biāo)明正常運(yùn)行水位和洪水水位。 供電及通訊 壩上照明及臨時供電由選廠統(tǒng)一供電。 為尾礦庫管理人員 配備無線通訊工具。通信可靠性能滿足要求。 管理房 該尾礦 庫即在選廠邊上，管理房可設(shè)在選廠內(nèi)， 并配備必須的勞動保護(hù)用品，加強(qiáng)個體保護(hù) ；同時房內(nèi)設(shè)有搶險(xiǎn)備用物資 ，以便 于應(yīng)急使用，維護(hù)尾礦庫的安全。 本尾礦庫隸屬于 煙臺市萊山區(qū)百信選礦廠 ， 職工定員由礦山統(tǒng)籌安排。 崗位工人： 筑壩工： 1 班， 3 人 巡壩工： 1 班， 1 人 泵工： 3 班， 3 人 監(jiān)測員： 1 班， 1 人 崗位工人合計(jì) 8 人。 尾礦庫安全管理 安全管理原則 根據(jù)《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)定》要求 （ 1）業(yè)主負(fù)責(zé)組織建立健全尾礦庫安全生產(chǎn)責(zé)任制，制定完備的安全生產(chǎn)規(guī)章制度和操作規(guī)程，實(shí)施安全管理。 （ 2）業(yè)主應(yīng)當(dāng)針對垮 壩、漫頂?shù)劝踩a(chǎn)事故和重大險(xiǎn)情制定應(yīng)急救援預(yù)案，并進(jìn)行預(yù)案演練。 （ 3）業(yè)主應(yīng)當(dāng)建立尾礦庫工程檔案，特別是隱蔽工程的檔案，并長 38 期保管。 （ 4）從事尾礦庫放礦、筑壩、排洪和排滲設(shè)施操作的專職工作人員必須取得特種作業(yè)人員尾礦工操作資格證書，方可上崗作業(yè)。 （ 5）尾礦庫的勘察、設(shè)計(jì)、安全評價(jià)、施工及施工監(jiān)理等，業(yè)主應(yīng)當(dāng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位承擔(dān)。 （ 6）尾礦庫建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)進(jìn)行安全設(shè)施設(shè)計(jì)并經(jīng)審查合格后，方可施工，無安全設(shè)施設(shè)計(jì)或者安全設(shè)施設(shè)計(jì)未通過審查，不得施工。 （ 7）施工中需要對設(shè)計(jì)進(jìn)行局部修改的，應(yīng)經(jīng)原設(shè) 計(jì)單位認(rèn)可；對涉及尾礦庫庫址、等別、尾礦壩壩型、排洪方式等重大設(shè)計(jì)方案變更時，應(yīng)當(dāng)由原設(shè)計(jì)單位重新設(shè)計(jì)，并報(bào)尾礦庫建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施的原審批部門審批。 （ 8）業(yè)主應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，為其尾礦庫申請領(lǐng)取安全生產(chǎn)許可證。未依法取得安全生產(chǎn)許可證的尾礦庫，不得生產(chǎn)運(yùn)行。 （ 9）每三年至少進(jìn)行一次尾礦庫安全評價(jià)，并采取必要措施，消除安全隱患。尾礦庫安全評價(jià)工作要委托能夠進(jìn)行尾礦壩穩(wěn)定驗(yàn)算、尾礦庫水文計(jì)算、構(gòu)筑物計(jì)算的安全評價(jià)單位。 安全管理要求 尾礦庫工程作為一項(xiàng)重大危險(xiǎn)源的環(huán)境保護(hù)工程，必須將安全放在首位。 尾礦庫 安全的內(nèi)容： （ 1）尾礦庫庫區(qū)的安全； （ 2）尾礦庫防洪安全； （ 3）尾礦庫初期壩和尾礦堆積壩壩坡穩(wěn)定安全； （ 4）尾礦庫初期壩和尾礦堆積壩滲流穩(wěn)定安全； （ 5）尾礦堆積壩堆積邊坡防止暴雨沖刷安全； （ 6）尾礦庫動態(tài)監(jiān)測和通訊配置的可靠性。 本尾礦庫工程的 初步 設(shè)計(jì)，在確定尾礦庫庫址、等級、初期壩型及斷面、筑壩方法、防洪標(biāo)準(zhǔn)、防洪安全標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)洪水及調(diào)洪演算、排洪構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)斷面、尾礦庫各相應(yīng)土層的物理力學(xué)指標(biāo)、 39 壩體浸潤線位置、尾礦庫壩坡穩(wěn)定性計(jì)算的荷載、荷載組合及其計(jì)算方法、初期壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全性標(biāo)準(zhǔn)、壩肩 和壩坡排水溝、壩坡護(hù)坡材料等均嚴(yán)格遵循《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》，符合《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》的要求。 安全管理操作細(xì)則 庫水位控制和防洪安全 （ 1） 嚴(yán)格控制尾礦庫沉積灘坡度、防洪高度，當(dāng)尾礦庫實(shí)際情況與設(shè)計(jì)不符時，應(yīng)及時通知設(shè)計(jì)部門進(jìn)行論證，采取相應(yīng)措施以滿足防洪安全要求。 （ 2） 應(yīng)設(shè)置防洪高度標(biāo)志：壩頂兩側(cè)應(yīng)設(shè)置清晰牢固的標(biāo)高標(biāo)志，庫內(nèi)應(yīng)設(shè)置醒目、清晰和牢固的水位觀測標(biāo)尺，標(biāo)明正常運(yùn)行水位和渡汛警戒水位。 （ 3） 控制尾礦庫水位的原則： 1）滿足回水水質(zhì)和水量要求的前提下盡量降低庫水位； 2）在汛期必須滿足設(shè)計(jì)對防洪高度的要求； 3） 當(dāng)回水與尾礦庫防洪安全有矛盾時，必須確保尾礦庫安全 ； 4）水邊線應(yīng)與壩軸線基本保持平行。 （ 4） 嚴(yán)防尾礦庫在汛期發(fā)生重大事故，必須切實(shí)做好防汛排洪工作： 1） 明確防汛安全生產(chǎn)責(zé)任制，建立值班、巡查和下游居民撤離方案等各項(xiàng)制度，組建防洪搶險(xiǎn)隊(duì)伍； 2）汛期前，必須對尾礦壩和排洪系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。尾礦壩有無裂縫、滑坡、沼澤化、浸潤線抬高等影響壩體穩(wěn)定安全的情況，排洪構(gòu)筑物應(yīng)注意有無異常變形、位移、沖刷、損毀等影響構(gòu)筑物安全的情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決； 3）準(zhǔn)備好必要的搶險(xiǎn)物資、工具、運(yùn)載機(jī)械、通訊、供電及照明器材或設(shè)備。維護(hù)整修上壩道路，確保交通安全暢通； 4）及時了解和掌握汛期水情和氣象預(yù)報(bào)情況，確保上壩道路、通訊、供電及照明線路可靠和暢通； 40 5） 排除庫內(nèi)蓄水或大幅度降低庫水位時，應(yīng)注意控制流量，非緊急情況不宜驟降； 6）加強(qiáng)值班和巡邏，設(shè)警報(bào)信號和組織搶險(xiǎn)隊(duì)伍。密切注視庫內(nèi)水情變化和壩體兩側(cè)溝谷地表徑流和山體穩(wěn)定、泥石流動態(tài)，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時報(bào)告，采取緊急措施，嚴(yán)防事態(tài)惡化，排洪井和排水管在任何時間和 任何情況下均不允許樹枝